功率半導體對于從智能手機到汽車的各種電子系統都不可或缺，改進功率半導體可加速向綠色經濟轉型。

更新穎、更先進的 DC/DC 轉換器設計有助于提高效率、降低能耗。在設計創(chuàng)新以及碳化硅 (SiC) 和氮化鎵 (GaN) 等新材料的推動下，可打造出性能出色的 DC/DC 轉換器，其轉換效率可達 95% 以上。綠色技術產品設計師注意到，從現在到 2027 年，全球可再生能源市場中所用功率半導體的數量預計將以 8%-10% 的復合年增長率 (CAGR) 增長。

對功率半導體而言，一方面需要提高效率，另一方面則需要提高功率密度，以便設計人員在相同尺寸內實現更高功率。因此，新應用可以在原有應用所占用的空間中實現更多功能，或者以更小的占用空間實現同樣的功能?？紤]到許多綠色應用將機械設備替換為功效相同的電子設備，這一點尤為重要。例如，電動汽車 (EV) 將皮帶驅動的機械暖通空調 (HVAC) 裝置和動力轉向泵替換為功效相同的電子設備，這些電子設備仍然必須安裝在發(fā)動機罩下的有限空間內。當然，尺寸縮小也意味著重量減輕。對于單個設備而言，重量減輕帶來的益處并不明顯，但所有不起眼的重量減輕累加在一起，就能夠增加車輛的續(xù)航里程。

什么是3D電源封裝(3DPP)？

若要最大限度提升系統性能，就需要最大限度提升電源子系統的性能，包括所有電源、電源轉換設備、濾波器、保護設備及其互連裝置，如連接器、電線、電纜、電路板跡線等。

需要考慮的指標包括尺寸、重量和功率 (SwaP) 或 SwaP-C（如果包括成本）。3D電源封裝(3DPP) 是一種先進的封裝技術，可支持功率轉換設計人員將許多先進技術納入高密度集成器件中，同時優(yōu)化 SWaP-C。3DPP 采用尖端的組裝工藝，在最大限度提高功率密度的同時盡量減少占用空間。將 3DPP 應用于表面貼裝 DC/DC 轉換器時，打造出的解決方案不僅具備出色的性能，還能達到極高的功率密度和極小的占用空間。最終，電源轉換產品的尺寸相比其他電源轉換模塊要小很多，并且仍保持了高效率及極小的占用空間。

圖 2：3DPP 技術使用許多先進的制造工藝來縮小尺寸。

3DPP 技術支持將所需元器件直接安裝到引線框架上，無需內部印刷電路板 (PCB)，從而減小模塊內所需的空間。尺寸減小后，工程師和設計人員可采用集成電源轉換模塊打造更為簡化的 PCB 設計，而無需采用成本更高的定制轉換器設計。

當然，若要應用3DPP技術，制造工藝要取得多項進步。比如，要能夠嵌入無源和有源器件，能夠融入倒裝芯片技術，以及能夠通過技術手段最大程度減少由內部封裝互連（如引腳、凸塊和焊盤）引起的電感和電容寄生。同時，還要推動電感器和變壓器等平面磁性器件的開發(fā)，以便能夠以緊湊的外形構建更清潔、控制更嚴格、可重復使用且可靠堅固的磁性元器件。

采用小型封裝的完整DC/DC降壓穩(wěn)壓器

采用 3DPP 技術的器件可提供多種封裝類型，包括平面網格陣列封裝(LGA)、鷗翼形封裝、方形扁平無引腳封裝 (QFN)、銅柱凸塊封裝以及焊球陣列封裝，這些封裝類型都可以在空間受限的應用中發(fā)揮重要作用。

采用 3DPP 技術的器件可提供多種封裝類型，包括平面網格陣列封裝(LGA)、鷗翼形封裝、方形扁平無引腳封裝 (QFN)、銅柱凸塊封裝以及焊球陣列封裝，這些封裝類型都可以在空間受限的應用中發(fā)揮重要作用。

RECOM 的 RPX-1.0 展示了 3DPP 封裝技術的優(yōu)勢。這是一款非隔離式降壓穩(wěn)壓器電源模塊，采用散熱性能更高的 QFN 封裝，并集成了電感器。RPX-1.0 的尺寸僅為 3 mm×5 mm×1.6 mm，在尺寸上與集成電路 (IC) 相當。輸入電壓范圍為 4 至36 VDC，支持使用 5 V、12 V 或 24 V 電源供電。輸出電壓可通過兩個電阻器設置，范圍從 0.8 VDC 到 30 VDC。輸出電流高達 1 A，并提供全面保護，防止連續(xù)短路、輸出過電流或過溫故障。

RECOM RPMB/RPMH 系列是一款 30 W 非隔離電源模塊，采用散熱性能更高的 25焊盤 LGA 封裝，尺寸為 11.7 mm × 12.19mm × 3.75 mm。其高功率密度是通過 3DPP技術實現的，即采用多層內部 PCB，利用插塞和盲孔實現良好的導熱性并有效利用可用空間。六面金屬屏蔽確保低 EMI。

3DPP封裝也可以適用于隔離拓撲。RxxCTxxS 系列是一款低成本、薄型 500 mW SMD 隔離式單輸出 DC/DC 轉換器，非常適合光伏供電傳感器、醫(yī)療和通信節(jié)點等需要可靠隔離的應用。R05CT05S就是其中一款解決方案，具有 5 V 輸入和用戶可定義的穩(wěn)壓單路3.3 V 或 5 V 輸出。該器件沒有最低負載要求，標準隔離為 5 kVAC/min，并具有雙重患者保護 (2MOPP)，適用于醫(yī)療應用。

結論

許多綠色能源應用要求 DC/DC 轉換器以小巧的外形達到高效率。RECOM 的 3DPP 技術正逐漸應用于許多隔離式和非隔離式轉換器，使轉換器兼具高功率密度與小巧的尺寸。

審核編輯：湯梓紅